CN110185732B - 航天器回收直线电磁阻尼装置 - Google Patents
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Abstract
航天器回收直线电磁阻尼装置，涉及航天器回收领域。本发明是为了解决现有的较多采用的航天器回收装置是降落伞着陆系统，但其存在伞面直径大、重量大等缺点，而且存在占用航天器载荷资源的问题。准备回收时，多个均匀布置的支撑架将回收网撑起，回收网的网角分别与多个支撑架的直线电磁阻尼器动子连接。当航天器落入回收网时，会拉动直线电磁阻尼器动子向下运动，此时，定子上的永磁体切割动子上的三号导体板产生磁场，将产生制动力对落入回收网内航天器的下降速度进行缓冲，起到控制航天器下降速度的作用，回收完成后，利用直线电磁阻尼中所集成的驱动线圈将动子及回收网提升，准备下一次航天器回收。它用于回收航天器。
Description
技术领域
本发明涉及航天器回收直线电磁阻尼装置，属于航天器回收领域。
背景技术
航天器回收技术，是航天器脱离原来的运行轨道进入地球大气层并在地面安全着陆的技术。回收航天器属于航天器返回过程的最后阶段，即着陆阶段。航天器经专门减速装置减速后，以一定速度安全着陆称为软着陆，未经专门减速，直接撞地着陆称为硬着陆，回收装置是实现软着陆的重要手段，性能可靠的航天器回收装置对航天器安全着陆具有重要作用。
航天器的回收可以选择陆地降落或海面溅落，相应有陆上回收系统和海上回收系统。目前，较多采用的航天器回收装置是降落伞着陆系统，但其存在伞面直径大、重量大等缺点，而且为了避免失效故障等隐患，一般需要同时携带备用伞，占用航天器载荷资源。为此，如何设计一种能够充分利用地面空间、提供较大阻尼力、便于工程应用的航天器回收装置是目前面临的实际问题。
发明内容
本发明是为了解决现有的较多采用的航天器回收装置是降落伞着陆系统，但其存在伞面直径大、重量大等缺点，而且存在占用航天器载荷资源的问题。现提供航天器回收直线电磁阻尼装置。
航天器回收直线电磁阻尼装置，所述装置包括多个支撑架2、回收网3和多个直线电磁阻尼器1，
每个支撑架2通过一个直线电磁阻尼器1连接回收网3的一网角，多个支撑架2通过多个直线电磁阻尼器1将回收网3撑开，直线电磁阻尼器1用于产生阻尼力，对落入回收网3内航天器的下降速度进行缓冲，
每个直线电磁阻尼器1均包括定子4和动子5，直线电磁阻尼器1的定子4连接在支撑架2上端侧壁上，直线电磁阻尼器1的动子5与回收网3连接，
直线电磁阻尼器1的定子4为n层板，n为大于等于2的正整数，n层板包括n-2个一号中层板4-1和2个一号外层板4-2，其中，每个一号中层板4-1均由1个一号导磁板4-1-1和两个分别位于该导磁板4-1-1两侧的一号导体板4-1-2组成，每个一号外层板4-2均由1个二号导磁板4-2-1和1个二号导体板4-2-2组成，且二号导体板4-2-2位于二号导磁板4-2-1内侧；
直线电磁阻尼器1的动子5为n-1层板，当n取2时，直线电磁阻尼器1的动子5包括1个二号中层板5-1，当n取大于2的正整数时，直线电磁阻尼器1的动子5包括n-3个二号中层板5-1和2个二号外层板5-2，二号中层板5-1和二号外层板5-2的结构相同，均由1个三号导磁板5-1-1和若干永磁体6组成，三号导磁板5-1-1两侧对称布置永磁体6，永磁体6沿动子5运动方向在导磁板上呈N-S交替布置，
定子4的每两层板之间插接动子5的1层板。
优选地，所述装置还包括若干驱动线圈7和线圈支架，
若干驱动线圈7安装在线圈支架中，
若干驱动线圈7沿动子5运动方向铺设在定子4上，且位于动子5的1层板的两侧或者多层板的两侧构成双边线圈。
优选地，支撑架2采用塔吊实现。
优选地，所述装置还包括缓冲气垫，
缓冲气垫位于回收网3正下方，作为航天器的二级缓冲。
航天器回收直线电磁阻尼装置，所述装置包括多个支撑架2、回收网3和多个直线电磁阻尼器1，
每个支撑架2通过一个直线电磁阻尼器1连接回收网3的一网角，多个支撑架2通过多个直线电磁阻尼器1将回收网3撑开，直线电磁阻尼器1用于产生阻尼力，对落入回收网3内航天器的下降速度进行缓冲，
每个直线电磁阻尼器1均包括定子4和动子5，直线电磁阻尼器1定子4连接在支撑架2上端侧壁上，直线电磁阻尼器1动子5与回收网3连接，
直线电磁阻尼器1的定子4为n层板，n为大于等于2的正整数，n层板包括n-2个一号中层板4-1和2个一号外层板4-2，其中，每个一号中层板4-1均由1个一号导磁板4-1-1及若干永磁体6组成，一号导磁板4-1-1的两侧壁均对称布置永磁体6，永磁体6沿动子5运动方向在一号导磁板4-1-1上呈N-S交替布置，一号外层板4-2由1个二号导磁板4-2-1及若干永磁体6组成，永磁体6布置在二号导磁板4-2-1的内侧，永磁体6在二号导磁板4-2-1上呈N-S交替布置，
直线电磁阻尼器1的动子5由为n-1层板，当n取2时，直线电磁阻尼器1的动子5包括1个二号中层板5-1，当n取大于2的正整数时，直线电磁阻尼器1的动子5包括n-3个二号中层板5-1和2个二号外层板5-2，二号中层板5-1和二号外层板5-2的结构相同，均由1个三号导磁板5-1-1和2个三号导体板5-1-2组成，每个三号导磁板5-1-1两侧对称布置三号导体板5-1-2，
定子4的每两层板之间插接动子5的1层板。
优选地，所述装置还包括若干驱动线圈7和线圈支架，
若干驱动线圈7安装在线圈支架中，
若干驱动线圈7沿动子5运动方向铺设在动子5的1层板的两侧或者多层板的两侧构成双边线圈。
优选地，支撑架2采用塔吊实现。
优选地，所述装置还包括缓冲气垫，
缓冲气垫位于回收网3正下方，作为航天器的二级缓冲。
本发明的有益效果为：
本申请提出了一种基于电磁感应原理的航天器回收直线电磁阻尼装置，利用金属导体板与永磁磁场相对运动产生的阻尼力对航天器进行降速，实现航天器的软着陆。
准备回收航天器时，多个均匀布置的支撑架将回收网撑起，回收网的每个网角分别与每个支撑架上的直线电磁阻尼器动子连接。当航天器落入回收网时，会同时拉动每个支撑架上的直线电磁阻尼器动子向下运动，导体板切割永磁体产生的磁场，将产生阻尼力，起到控制航天器下降速度的作用，将航天器的着陆速度降低到允许范围内，结合地面缓冲气垫，实现对航天器的安全回收。回收完成后，利用直线电磁阻尼器中所集成的驱动线圈将动子及回收网提升，准备下一次航天器回收。本发明可适应正常返回和应急返回的需要，回收装置同时具备陆上回收和海上回收的能力，而且可以重复使用。本申请充分利用地面空间、提供较大阻尼力、便于工程应用。
附图说明
图1为实施例1的整体结构示意图；
图2为实施例1中直线电磁阻尼器的立体结构示意图；
图3为实施例1中将驱动线圈设置在定子上的立体结构示意图；
图4为实施例1的动子结构示意图；
图5为实施例2中直线电磁阻尼器的立体结构示意图；
图6为实施例2中动子的立体结构示意图；
图7为实施例2中将驱动线圈设置在动子上的立体结构图。
图8为实施例1中直线电磁阻尼器的主视图；
图9为实施例1中图8的A处局部放大图；
图10为实施例1中将驱动线圈设置在定子上的主视图；
图11为实施例1中图10的B处局部放大图；
图12为实施例2中直线电磁阻尼器的主视图；
图13为实施例2中图12的C处局部放大图；
图14为实施例2中将驱动线圈设置在动子上的主视图；
图15为实施例2中图14的D处局部放大图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
在现有技术中，用于对航天器进行回收的装置多采用降落伞着陆系统，但其存在伞面直径大、重量大等缺点，而且为了避免失效故障等隐患，一般需要同时携带备用伞，占用航天器载荷资源。为此，本发明实施例提出了一种能够充分利用地面空间、提供较大阻尼力、便于工程应用的航天器回收直线电磁阻尼装置。
实施例1：
图1显示了实施例1的整体结构示意图。图2显示了实施例1中直线电磁阻尼器的立体结构示意图。图3显示了实施例1中将驱动线圈设置在定子上的立体结构示意图。图4显示了动子的结构示意图。图8显示了实施例1中直线电磁阻尼器的主视图。图9显示了实施例1中图8的A处局部放大图。图10显示了实施例1中将驱动线圈设置在定子上的主视图。图11显示了实施例1中图10的B处局部放大图。
参照图8和图9所示，本实施例航天器回收直线电磁阻尼装置，所述装置包括多个支撑架2、回收网3、多个直线电磁阻尼器1、干驱动线圈7和线圈支架，
每个支撑架2通过一个直线电磁阻尼器1连接回收网3的一网角，多个支撑架2通过多个直线电磁阻尼器1将回收网3撑开，直线电磁阻尼器1用于产生阻尼力，对落入回收网3内航天器的下降速度进行缓冲，
每个直线电磁阻尼器1均包括定子4和动子5，直线电磁阻尼器1的定子4连接在支撑架2上端侧壁上，直线电磁阻尼器1的动子5与回收网3连接，
直线电磁阻尼器1的定子4为n层板，n为大于等于2的正整数，n层板包括n-2个一号中层板4-1和2个一号外层板4-2，其中，每个一号中层板4-1均由1个一号导磁板4-1-1和位于该导磁板4-1-1两侧的一号导体板4-1-2组成，每个一号外层板4-2均由1个二号导磁板4-2-1和1个二号导体板4-2-2组成，且二号导体板4-2-2位于二号导磁板4-2-1内侧；
直线电磁阻尼器1的动子5为n-1层板，当n取2时，直线电磁阻尼器1的动子5包括1个二号中层板5-1，当n取大于2的正整数时，直线电磁阻尼器1的动子5包括n-3个二号中层板5-1和2个二号外层板5-2，二号中层板5-1和二号外层板5-2的结构相同，均由1个三号导磁板5-1-1和若干永磁体6组成，三号导磁板5-1-1两侧对称布置永磁体6，永磁体6沿动子5运动方向在导磁板上呈N-S交替布置，
定子4的每两层板之间插接动子5的1层板；
如图10和图11所示，若干驱动线圈7安装在线圈支架中，
若干驱动线圈7沿动子5运动方向铺设在定子4上的导体板上，且铺设在动子5的1层板的两侧或者多层板的两侧构成双边线圈。
本实施例的工作原理为：
准备回收时，多个均匀布置的支撑架将回收网撑起，回收网的四个角分别与多个支撑架的直线电磁阻尼器动子连接。当航天器落入回收网时，会同时拉动多个支撑架上的直线电磁阻尼器动子向下运动，此时，定子上的一号导体板和二号导体板切割动子上的永磁体产生磁场，将产生阻尼力，该阻尼力对落入回收网3内航天器的下降速度进行缓冲，起到控制航天器下降速度的作用，将航天器的着陆速度降低到允许范围内；该装置同时具备陆上回收和海上回收的能力，而且可以重复使用，如果该装置在陆地上使用，则还可以在陆地上设置缓冲气垫，实现对航天器的二次缓冲，实现对航天器的安全回收。
由于，在回收网下降过程中，定子上安装的驱动线圈会切割永磁体，此时工作在发电运行状态，也会产生一定制动力，有助于降低航天器的下降速度，在回收完成后，为了将下降后的回收网再升回支撑架上端(回收网初始位置)，则使驱动线圈工作在电动运行状态，利用其所产生的驱动力将动子及回收网提升，准备下一次航天器回收。本发明可适应正常返回和应急返回的需要。
另外，将驱动线圈设置在定子上的导体板上，且驱动线圈位于动子上某层板的两侧或者多层板的两侧，这种靠近动子上某层板两侧设置的驱动线圈也叫作双边驱动线圈，当需要提升回收网时，对驱动线圈通电，使其工作在电动运行状态，与动子磁场相互作用，产生竖直向上的推力，将回收网提升；双边驱动线圈比单边驱动线圈(驱动线圈位于定子导体板上，且仅位于动子上某层板的一侧或者多层板的一侧)所产生的动力大，可能双边驱动线圈提供的动力能够使回收网上升到初始位置，而单边驱动线圈提供的动力不足以将回收网上升到初始位置，所以，本申请采用双边线圈结构设置能够提供大的动力使回收网上升到初始位置，很好的为下次航天器回收做准备。
实施例2：
图1显示了实施例2的整体结构示意图。图5显示了实施例2中直线电磁阻尼器的立体结构示意图。图6显示了实施例2中动子的立体结构示意图。图7显示了实施例2中将驱动线圈设置在动子上的立体结构图。图12显示了实施例2中直线电磁阻尼器的主视图。图13显示了实施例2中图12的C处局部放大图。图14显示了实施例2中将驱动线圈设置在动子上的主视图。图15显示了实施例2中图14的D处局部放大图。
参照12和图13所示，本实施例航天器回收直线电磁阻尼装置，所述装置包括多个支撑架2、回收网3、多个直线电磁阻尼器1、干驱动线圈7和线圈支架，
每个支撑架2通过一个直线电磁阻尼器1连接回收网3的一网角，多个支撑架2通过多个直线电磁阻尼器1将回收网3撑开，直线电磁阻尼器1用于产生阻尼力，对落入回收网3内航天器的下降速度进行缓冲，
每个直线电磁阻尼器1均包括定子4和动子5，直线电磁阻尼器1定子4连接在支撑架2上端侧壁上，直线电磁阻尼器1动子5与回收网3连接，
直线电磁阻尼器1的定子4为n层板，n为大于等于2的正整数，n层板包括n-2个一号中层板4-1和2个一号外层板4-2，其中，每个一号中层板4-1均由1个一号导磁板4-1-1及若干永磁体6组成，一号导磁板4-1-1的两侧壁均对称布置永磁体6，永磁体6沿动子5运动方向在一号导磁板4-1-1上呈N-S交替布置，一号外层板4-2由1个二号导磁板4-2-1及若干永磁体6组成，永磁体6布置在二号导磁板4-2-1的内侧，永磁体6在二号导磁板4-2-1上呈N-S交替布置，
直线电磁阻尼器1的动子5由为n-1层板，当n取2时，直线电磁阻尼器1的动子5包括1个二号中层板5-1，当n取大于2的正整数时，直线电磁阻尼器1的动子5包括n-3个二号中层板5-1和2个二号外层板5-2，二号中层板5-1和二号外层板5-2的结构相同，均由1个三号导磁板5-1-1和2个三号导体板5-1-2组成，每个三号导磁板5-1-1两侧对称布置三号导体板5-1-2，
定子4的每两层板之间插接动子5的1层板；
如图14和图15所示，若干驱动线圈7安装在线圈支架中，
若干驱动线圈7沿动子5运动方向铺设在动子5的1层板的两侧或者多层板的两侧构成双边线圈。
本实施例的工作原理为：
准备回收时，多个均匀布置的支撑架将回收网撑起，回收网的四个角分别与多个支撑架的直线电磁阻尼器动子连接。当航天器落入回收网时，会同时拉动多个支撑架上的直线电磁阻尼器动子向下运动，此时，定子上的永磁体切割动子上的三号导体板产生磁场，将产生阻尼力，该阻尼力对落入回收网3内航天器的下降速度进行缓冲，起到控制航天器下降速度的作用，将航天器的着陆速度降低到允许范围内；该装置同时具备陆上回收和海上回收的能力，而且可以重复使用，如果该装置在陆地上使用，则还可以在陆地上设置缓冲气垫，实现对航天器的二次缓冲，实现对航天器的安全回收。
由于，在回收网下降过程中，定子上安装的驱动线圈会切割永磁体，此时工作在发电运行状态，也会产生一定制动力，有助于降低航天器的下降速度，在回收完成后，为了将下降后的回收网再升回支撑架上端(回收网初始位置)，则使驱动线圈工作在电动运行状态，利用其所产生的驱动力将动子及回收网提升，准备下一次航天器回收。本发明可适应正常返回和应急返回的需要。
另外，将驱动线圈设置在动子上的导体板上，且驱动线圈位于动子上某层板上两个三号导体板的两侧或者多层板上两个三号导体板的两侧，按照此方式在动子的每层板的两侧设置的驱动线圈也叫作双边驱动线圈，当需要提升回收网时，对驱动线圈通电，使其工作在电动运行状态，与定子磁场相互作用，产生竖直向上的推力，将回收网提升；双边驱动线圈比单边驱动线圈(驱动线圈只设置在动子每层板的一个侧壁上)所产生的动力大，可能双边驱动线圈提供的动力能够使回收网上升到初始位置，而单边驱动线圈提供的动力不足以将回收网上升到初始位置，所以，本申请采用双边线圈结构设置能够提供大的动力使回收网上升到初始位置，很好的为下次航天器回收做准备。
Claims (6)
1.航天器回收直线电磁阻尼装置，其特征在于，所述装置包括多个支撑架(2)、回收网(3)和多个直线电磁阻尼器(1)，
每个支撑架(2)通过一个直线电磁阻尼器(1)连接回收网(3)的一网角，多个支撑架(2)通过多个直线电磁阻尼器(1)将回收网(3)撑开，直线电磁阻尼器(1)用于产生阻尼力，对落入回收网(3)内航天器的下降速度进行缓冲，
每个直线电磁阻尼器(1)均包括定子(4)和动子(5)，直线电磁阻尼器(1)的定子(4)连接在支撑架(2)上端侧壁上，直线电磁阻尼器(1)的动子(5)与回收网(3)连接，
直线电磁阻尼器(1)的定子(4)为n层板，n为大于等于2的正整数，n层板包括n-2个一号中层板(4-1)和2个一号外层板(4-2)，其中，每个一号中层板(4-1)均由1个一号导磁板(4-1-1)和两个分别位于该导磁板(4-1-1)两侧的一号导体板(4-1-2)组成，每个一号外层板(4-2)均由1个二号导磁板(4-2-1)和1个二号导体板(4-2-2)组成，且二号导体板(4-2-2)位于二号导磁板(4-2-1)内侧；
直线电磁阻尼器(1)的动子(5)为n-1层板，当n取2时，直线电磁阻尼器(1)的动子(5)包括1个二号中层板(5-1)，当n取大于2的正整数时，直线电磁阻尼器(1)的动子(5)包括n-3个二号中层板(5-1)和2个二号外层板(5-2)，二号中层板(5-1)和二号外层板(5-2)的结构相同，均由1个三号导磁板(5-1-1)和若干永磁体(6)组成，三号导磁板(5-1-1)两侧对称布置永磁体(6)，永磁体(6)沿动子(5)运动方向在导磁板上呈N-S交替布置，
定子(4)的每两层板之间插接动子(5)的1层板；
当航天器落入回收网(3)时，会同时拉动多个支撑架(2)上的直线电磁阻尼器(1)的动子(5)向下运动，定子(4)上的一号导体板(4-1-2)和二号导体板(4-2-2)切割动子(5 )上的永磁体产生磁场，将产生阻尼力，该阻尼力将航天器的着陆速度降低到允许范围内；
所述装置还包括若干驱动线圈(7)和线圈支架，
若干驱动线圈(7)安装在线圈支架中，
若干驱动线圈(7)沿动子(5)运动方向铺设在定子(4)上，且位于动子(5)的1层板的两侧或者多层板的两侧构成双边线圈；
在回收网下降过程中，定子(4)上安装的驱动线圈(7)切割永磁体，工作在发电运行状态；在回收完成后，则使驱动线圈(7)工作在电动运行状态，利用其所产生的驱动力将动子(5)及回收网(3)提升。
2.根据权利要求1所述的航天器回收直线电磁阻尼装置，其特征在于，支撑架(2)采用塔吊实现。
3.根据权利要求1所述的航天器回收直线电磁阻尼装置，其特征在于，所述装置还包括缓冲气垫，
缓冲气垫位于回收网(3)正下方，作为航天器的二级缓冲。
4.航天器回收直线电磁阻尼装置，其特征在于，所述装置包括多个支撑架(2)、回收网(3)和多个直线电磁阻尼器(1)，
每个支撑架(2)通过一个直线电磁阻尼器(1)连接回收网(3)的一网角，多个支撑架(2)通过多个直线电磁阻尼器(1)将回收网(3)撑开，直线电磁阻尼器(1)用于产生阻尼力，对落入回收网(3)内航天器的下降速度进行缓冲，
每个直线电磁阻尼器(1)均包括定子(4)和动子(5)，直线电磁阻尼器(1)定子(4)连接在支撑架(2)上端侧壁上，直线电磁阻尼器(1)动子(5)与回收网(3)连接，
直线电磁阻尼器(1)的定子(4)为n层板，n为大于等于2的正整数，n层板包括n-2个一号中层板(4-1)和2个一号外层板(4-2)，其中，每个一号中层板(4-1)均由1个一号导磁板(4-1-1)及若干永磁体(6)组成，一号导磁板(4-1-1)的两侧壁均对称布置永磁体(6)，永磁体(6)沿动子(5)运动方向在一号导磁板(4-1-1)上呈N-S交替布置，一号外层板(4-2)由1个二号导磁板(4-2-1)及若干永磁体(6)组成，永磁体(6)布置在二号导磁板(4-2-1)的内侧，永磁体(6)在二号导磁板(4-2-1)上呈N-S交替布置，
直线电磁阻尼器(1)的动子(5)由为n-1层板，当n取2时，直线电磁阻尼器(1)的动子(5)包括1个二号中层板(5-1)，当n取大于2的正整数时，直线电磁阻尼器(1)的动子(5)包括n-3个二号中层板(5-1)和2个二号外层板(5-2)，二号中层板(5-1)和二号外层板(5-2)的结构相同，均由1个三号导磁板(5-1-1)和2个三号导体板(5-1-2)组成，每个三号导磁板(5-1-1)两侧对称布置三号导体板(5-1-2)，
定子(4)的每两层板之间插接动子(5)的1层板；
当航天器落入回收网(3)时，会同时拉动多个支撑架(2)上的直线电磁阻尼器(1)的动子(5)向下运动，定子(4)上的永磁体(6)切割动子(5)上的三号导体板(5-1-2) 产生磁场，将产生阻尼力，该阻尼力将航天器的着陆速度降低到允许范围内；
所述装置还包括若干驱动线圈(7)和线圈支架，
若干驱动线圈(7)安装在线圈支架中，
若干驱动线圈(7)沿动子(5)运动方向铺设在动子(5)的1层板的两侧或者多层板的两侧构成双边线圈；
在回收网下降过程中，定子(4)上安装的驱动线圈(7)切割永磁体，工作在发电运行状态；在回收完成后，则使驱动线圈(7)工作在电动运行状态，利用其所产生的驱动力将动子(5)及回收网(3)提升。
5.根据权利要求4所述的航天器回收直线电磁阻尼装置，其特征在于，支撑架(2)采用塔吊实现。
6.根据权利要求4所述的航天器回收直线电磁阻尼装置，其特征在于，所述装置还包括缓冲气垫，
缓冲气垫位于回收网(3)正下方，作为航天器的二级缓冲。
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